modèle atomique de rutheford

[invite5e6af660]

bonjours, j'aimerais savoir comment suite a son expérience sur le bombardement de l'atome avec des particules alpha, Ernest rutherford a t-il posé son modèle planétaire de l'atome, et surtout comment a-t-il justifié que l'électron puisse-t-être en mouvement et particulaire autours de celui-ci?
bref comment justifiait-il l'intuition d'un électron en mouvement autour du noyau? (a son époque)

autres question qui suit, la réfutation de ce modèle de l'électron planétaire par les équation de maxwell, permettait-il de maintenir l'idée que l'électron soit particulaire et en mouvement?

mon idée sur la question. le fait que l'électron ait été compris par rutherford et confrère comme une particule en mouvement autours du noyau, tiens a ce que l'électron a cette faculté d'être sinon localisé, sinon particulaire et en mouvement dans un tube cathodique... peut-on supposer qu'ils ait fait une translation de cette propriété en dehors du noyau sans en justifier la possibilité autours
de celui-ci?

dernier point, peut-on simplement tenir l'électron comme n'étant qu'une charge quantifié de l'orbitale électronique, non en tant que qu'objet "singulier", mais bien comme un "taux" de charge négative quantifié de cette orbitale..

merci.
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[invite60be3959]

bonjours, j'aimerais savoir comment suite a son expérience sur le bombardement de l'atome avec des particules alpha, Ernest rutherford a t-il posé son modèle planétaire de l'atome, et surtout comment a-t-il justifié que l'électron puisse-t-être en mouvement et particulaire autours de celui-ci?
bref comment justifiait-il l'intuition d'un électron en mouvement autour du noyau? (a son époque)

Lorsque Thomson découvre l'électron gràce à l'étude des rayons cathodiques, il en conclut qu'il a une dimension spatiale très réduite(définition de Thomson : "corpuscule de matière de charge négative"). Le modèle d'atome de Thomson, le "plum pudding" est mise en défaut par l'expérience de Rutherford. Le noyaux est chargé positivement, les électrons négativement avec une force électrostatique en -1/r² comme la gravitation. Le pas est vite franchit pour inventer un modèe planétaire.

[Armen92]

Petite précision : le modèle planétaire de l'atome a été proposé par Jean Perrin en 1901 ("Hypothèses moléculaires", La Revue Rose, 15, 449 (1901)) où il écrit notamment :

"Chaque atome serait constitué, d’une part, par une ou plusieurs masses très fortement chargées d’électricité positive, sorte de soleils positifs dont la charge serait très supérieure à celle d’un corpuscule, et d’autre part, par une multitude de corpuscules, sorte de petites planètes négatives, l’ensemble de ces masses gravitant sous l’action des forces électriques, et la charge négative totale équivalant exactement à la charge positive totale, en sorte que l’atome soit électriquement neutre"

Un peu plus tard, Nagaoka a émis la même hypothèse (on trouve d'ailleurs des propositions similaires dans des écrits de Maxwell).

L'une des conclusions importantes des expériences de Rutherford est de pouvoir éliminer définitivement l'autre modèle d'atome considéré à l'époque (le "pancake" de J.J. Thomson). On peut penser que Rurherford avait initialement une préférence pour ce dernier modèle puisque, parlant du résultat de ses propres expériences, il décrit sa stupeur en ces termes "It was as if you fired a 15 inch shell at a piece of tissue paper and it came back and hit you".

[tenocnoc]

bonjour
en résumé, un atome c'est un certain nombre(maximum:238?) de couples protons -électrons qui occupent un certain volume "d'espace-temps" .
pourquoi l'électron d'un couple electron-proton aurait'il un 'comportement si différent d'un neutron?
ou pourquoi le volume occupé par l'un serait-il si différent de l'autre?

les orbitales décrites pour les électrons ,
ne pourraient-elles pas ètre en réalité, attribuées aux couples protons électrons?

a vrai dire les conclusions de l'expérience de rutherford ne me convainquent guère. salut

[A voir en vidéo sur Futura]

[Armen92]

.....

a vrai dire les conclusions de l'expérience de rutherford ne me convainquent guère. salut

Quelle autre interprétation proposez-vous ?

[tenocnoc]

bonjour, j'arrive a imaginer que la particule alpha "creuse" un trou transitoire dans la feuille d'or. mais il me plairait que Ygo publie sur ce site les données qu'il détient sur l'expérience de rutherford,si c'est possible?? merci

[Armen92]

... sauf que la particule alpha n'a rien à "creuser" puisque la feuille d'or est essentiellement composée de vide !

Il existe beaucoup de sites reproduisant le carnet d'expériences de Ruherford.

[invite5e6af660]

Lorsque Thomson découvre l'électron gràce à l'étude des rayons cathodiques, il en conclut qu'il a une dimension spatiale très réduite(définition de Thomson : "corpuscule de matière de charge négative"). Le modèle d'atome de Thomson, le "plum pudding" est mise en défaut par l'expérience de Rutherford. Le noyaux est chargé positivement, les électrons négativement avec une force électrostatique en -1/r² comme la gravitation. Le pas est vite franchit pour inventer un modèle planétaire.

certes, le noyaux est chargé positivement et l'on a tout les indice pour créer un modèle planétaire, sauf 1 comment démontre-t-il le mouvement des charges électrostatiques autours du noyau?

que celle-ci s'étage selon -1/r² donne effectivement la place de l'orbitale, mais ou est la démonstration qu'il y a mouvement de l'électron autours du noyau, donc "réellement" une position et une vitesse pour cette charge, après tout celle-ci pourrait tout aussi bien être celle d'une orbitale, mais sans aucun électron "petite bille".

qu'il est petite bille dans les rayon cathodique OK mais qu'il en soi de même autours du noyau, comment l'on t-il démontré?

après tout même suite à maxwell, ce modèle d'un électron tournant ne semble pas aller de soi...

[invite5e6af660]

Petite précision : le modèle planétaire de l'atome a été proposé par Jean Perrin en 1901 ("Hypothèses moléculaires", La Revue Rose, 15, 449 (1901)) où il écrit notamment :

"Chaque atome serait constitué, d’une part, par une ou plusieurs masses très fortement chargées d’électricité positive, sorte de soleils positifs dont la charge serait très supérieure à celle d’un corpuscule, et d’autre part, par une multitude de corpuscules, sorte de petites planètes négatives, l’ensemble de ces masses gravitant sous l’action des forces électriques, et la charge négative totale équivalant exactement à la charge positive totale, en sorte que l’atome soit électriquement neutre"

comment démontre-t-il la présence de ses corpuscule en mouvement autours du noyau? avec quoi ont-il bombardé le noyau pour y voir les electron en mouvement ??

cette pré-supposition du modèle planétaire me semble juste a-priori en connaissant les rayon cathodiques, mais je ne trouve rien quant a cette confirmation autours du noyau... commet l'on t-il démontré a l'époque?

[Armen92]

On ne "voit pas les électrons en mouvement", et pour cause : leur description relève de la Mécanique quantique, théorie où la notion de trajectoire n'existe pas.

Les modèles d'atome proposés au début du 20ème siècle sont antérieurs à la théorie quantique, construite justement parce qu'aucun modèle mécaniste d'atome n'est acceptable (l'atome de Perrin, le seul à devoir être conservé après les expériences de Rutherford, est instable, électrodynamiquement parlant).

[invite5e6af660]

ils n'ont jamais démontré que l'electron était en mouvement autours du noyau...

étrange, mais à a quoi sert le fait que l'éléctron soit en mouvement autours du noyau ? si celui-ci est en mouvement..

il ne serait pas plus simple de n'avoir qu'une charge orbitale? bref des orbitales qui se charge ou se décharge, et pas tout ces problème de vitesse et de position d'un element dont on ne peut démontrer l'existence qu'en dehors du noyau ?

[Ygo]

bonjour, j'arrive a imaginer que la particule alpha "creuse" un trou transitoire dans la feuille d'or. mais il me plairait que Ygo publie sur ce site les données qu'il détient sur l'expérience de rutherford,si c'est possible?? merci

Bonsoir

La notion de "trou transitoire" ne me semble pas pertinente, il ne faut pas raisonner "à notre échelle" où l'on considère une feuille de métal comme quelque chose de compact...

A l'échelle atomique, et c'est justement à partir des expériences de Rutherford que cela a été compris, le métal est une région "vide" où se trouvent disposés des petits objets massifs et espacés (noyaux) dans un "bain" de particules très légères (électrons).
La particule alpha étant elle-même un noyau, très petit, et très massif par rapport aux électrons, il n'a pas besoin de faire un "trou" pour passer.
Par contre, en interagissant avec eux, la particula alpha perd de l'énergie qui est transférée aux électrons et aux noyaux.

Je ne "détiens" aucune donnée secrète, j'ai simplement un livre qui détaille toute cette histoire. En déplacement la semaine prochaine, je ne pourrai scanner et diffuser les pages intéressantes que d'ici une dizaine de jours.

A suivre...

[invitea774bcd7]

il ne serait pas plus simple de n'avoir qu'une charge orbitale? bref des orbitales qui se charge ou se décharge, et pas tout ces problème de vitesse et de position d'un element dont on ne peut démontrer l'existence qu'en dehors du noyau ?

Bah le « modèle » des orbitales atomiques, c'est quand même vachement en accord avec les raies observées expérimentalement C'est quand même bon signe que c'est pas mal comme modèle

Pis de toute façon, grâce aux dernières expériences de recollisions en champ fort (le groupe de Corkum), on arrive maintenant à vraiment imager ces orbitales. C'est un fait avéré

[invite5e6af660]

=> guerom, perso je n'ai rien a dire sur les orbitales, tout confirme leur présence leur existences, ce qui me pose réellement problème c'est l'existence de l'electron en tant qu'être différencié, avec une vitesse et un positionnement sur cette orbitale(qui elle existe bien)

pour ma part j'ai plus que l'impréssion que les physiciens de l'époque ayant preuve de l'existence différencié de l'electron en dehors du noyau, exp de jj.thomson, ils ont créer le modèle le plus proche (planétaire) le plus simple qui pouvait "coller" suite au exp de rutherford. par la suite, cette idée d'un electron particulaire différencié de l'orbitale, une bille nécéssairement en mouvement orbital pour ne pas avoir a "chuter" sur le noyau a perdurer dans toute les tetes, et dans tout les modèle suivant et ce jusqu'a nos jours, puisque les calculs de shrodinger continue a s'esbigner a rechercher une position et une vitesse pour l'electron, là ou il n'y pas peut-être qu'un quanta de charge de l'orbitale, orbitale elle-même sans mouvement, ormis vibratile, une sorte d'image en "négatif" de la vibration du noyau.

quel est vraiment l'interet de connaitre la position et la vitesse de ce qui n'est peut-être au final qu'un quanta de charge étalé sur toute l'orbitale?

[Ygo]

bonjour
en résumé, un atome c'est un certain nombre(maximum:238?) de couples protons -électrons qui occupent un certain volume "d'espace-temps" .
pourquoi l'électron d'un couple electron-proton aurait'il un 'comportement si différent d'un neutron?
ou pourquoi le volume occupé par l'un serait-il si différent de l'autre?

les orbitales décrites pour les électrons ,
ne pourraient-elles pas ètre en réalité, attribuées aux couples protons électrons?

a vrai dire les conclusions de l'expérience de rutherford ne me convainquent guère. salut

Re-bonsoir

Je n'avais pas fait une lecture assez attentive des messages de cette discussion, et certaines choses m'avaient échappé.

La première phrase du message cité mentionne des "couples protons-électrons" qui auraient pu être imaginés dans le cadre d'un modèle "gâteau au raisin", mais qui n'ont plus de raison d'être dans les modèles de type "planétaire".
Même si des doutes ont pu subsister pendant quelques années, la détermination du nombre d'électrons à partir des spectres de rayons X (par Moseley) puis la découverte du neutron (Chadwick 1932) ont permis d'arriver à une cohérence certaine.

Il faudrait aussi parler de la question du spin : encore une raison de dire que l'atome ne peut pas être formé "que" de protons et d'électrons...

A suivre...

[Ygo]

=> ....... ce qui me pose réellement problème c'est l'existence de l'electron en tant qu'être différencié, avec une vitesse et un positionnement sur cette orbitale(qui elle existe bien)

pour ma part j'ai plus que l'impréssion que les physiciens de l'époque ayant preuve de l'existence différencié de l'electron en dehors du noyau, exp de jj.thomson, ils ont créer le modèle le plus proche (planétaire) le plus simple qui pouvait "coller" suite au exp de rutherford. par la suite, cette idée d'un electron particulaire différencié de l'orbitale, une bille nécéssairement en mouvement orbital pour ne pas avoir a "chuter" sur le noyau a perdurer dans toute les tetes, et dans tout les modèle suivant et ce jusqu'a nos jours, puisque les calculs de shrodinger ......

quel est vraiment l'interet de connaitre la position et la vitesse de ce qui n'est peut-être au final qu'un quanta de charge étalé sur toute l'orbitale?

Re-Re-bonsoir

Il est un peu facile de reprocher aux physiciens de 1910 de n'avoir pas compris que la vitesse et le positionnement de l'électron n'étaient pas des notions adaptées à la description de l'atome !

D'autre part, l'affirmation "cette idée... va perdurer.... jusqu'à nos jours" m'a étonné, à cause de la référence à Schroedinger (qui n'est plus d'une brûlante actualité) dont les calculs ne conduisent justement pas à "une position et une vitesse", mais à une fonction liée à la simple probabilité de présence !

Tout cela ne m'empêchera pas de dormir...

[invite5e6af660]

probabilité de présence ? en position et vitesse il me semble toutefois, les recherches de shrodinger reposait lui aussi et comme tout ceux avant précisément non sur la recherche d'une probabilité de présence, mais bien sur la détermination réelle de savoir ou se trouvait l'electron bille autours d'une modèle planétaire "idéal"...

l'on ne saurait reprocher a tout ces grands physiciens d'avoir fait de leur mieux et trouver des méthodes de calcul leur permettant de "confirmer" la "vision" des choses qui leur semblait la plus pertinante. j'en aurait plutôt contre les physicins actuel qui se rendant comptes que les "visions" de l'époques sont completement érroné, ou "peu" juste,ou fidèle, ne tentent pas de reprendre avec les point de vue actuel sur l'atome, des recherches d'adéquation de ces images avec des méthodes de calculs had-oc.

quel est l'interet aujourd'hui de connaitre laposition de l'electron autours du noyau? elle existait pour le modèle planétaire parceque l'electron ne devait pas tomber sur le noyau. aujourd'hui, une obitale négativement chargé se suffirait largement à elle-même pour exister sans faire appel a des notions de probabilité de présence d'une charge qui se trouve simplement un quantas de cette "zone" autours du noyau...

[inviteb836950d]

probabilité de présence ? ....

Bonsoir
mais c'est quoi pour toi exactement une orbitale ??

[invite5e6af660]

ben justement, j'ai plusieur "options"

en ce moment, l'orbitale parcequ'elle dévie la lumière est equivalente a une déformation de l'espace-temps autours du noyau. mais elle me semble être le spectre harmonique de la vibration de l'atome. soit l'atome vibre dans l'espace et "deforme" celui-ci a ses pourtours formant une suite d'harmonique (basse fréquence a hautes frequence - c'est une image naive, musicale -) ces harmonique pouvant être chargé négativement. ou plutôt celle-ci une image inverse des charges du noyau, dans le vide quantique. ces harmoniques sont quantifié ainsi que les charges et vibre toute dans un plan de fréquence particulier du spectre. se faisant, elle ne se recoupe pas normalement, et l'échange de charge entre elle(electron) se fait du à la modification de la fréquence de celle-ci et quand celle-ci atteint les bornes de variation d'une autres hamonique elles se retrouve dans le même plan harmonique, et peuvent échanger leurs charges (pas de saut quantique magique comme avec l'atome de bohr) une fois que la charge a été "transféré" l'orbitale reprend sa place usuelle.

bref seul les orbitale et leur mode d'agencement sont vraiment interressante autours du noyau, l'electron n'etant une "norme" de celle-ci, une quantification.

mais il y a un truc que je ne sais pas, c'est si ces fameuse orbitale existe indépendament de la présence d'un electron. soit pour un ion hydrogène a-t-on toujours les raies carractéristiques de l'atome d'hydrogène, en l'absence précisément de ce qui pour un modèle d'electron en mouvement en constitue la "forme" existante. c'est le mouvement de l'electron qui crée l'apparence de l'orbitale, elle n'existe pas sans lui, donc il n'y en a pas(normalement) pour un H+

[inviteb836950d]

Ça doit doit être le coté pénible du relativisme où tout discours est aussi valable qu'un autre...
Malheureusement (?) en science ça marche pas tout-à-fait comme ça, les mots ont un sens bien précis et il ne suffit pas d'aligner des termes scientifiques pour que l'ensemble acquière automatiquement un sens.
Ta "théorie" est un gloubi-boulga beaucoup plus proche de la pensée magique qu'issu d'un processus d'élaboration rationnel.
Pour ta gouverne une orbitale est une fonction d'onde mono-électronique. Cette fonction est solution de l'équation de Schrödinger et son carré est égal à la densité de probabilité de l'électron.
Donc, tu vois ce terme est très, très éloigné de ta "vision". Utilises donc un autre mot qu'orbitale et surtout précise comment on calcule cette quantité (si c'est une quantité...) aussi que ces propriétés.

[Ygo]

Bonjour Philou

Merci pour ta question(n°18) qui a conduit Thomas markley à dévoiler ses arrière-pensées théoriques, et pour ton message de ce matin qui confirme ce que je commençais à pressentir...

La discussion qui semblait avoir démarré sur une demande d'informations est en train de tourner au brillant exposé de la (n+1)ième théorie alternative qui va évidemment révolutionner la physique du XXI ème siècle...

A suivre, mais pas trop longtemps, je le crains.

[invite5e6af660]

Ça doit doit être le coté pénible du relativisme où tout discours est aussi valable qu'un autre...
Malheureusement (?) en science ça marche pas tout-à-fait comme ça, les mots ont un sens bien précis et il ne suffit pas d'aligner des termes scientifiques pour que l'ensemble acquière automatiquement un sens.
Ta "théorie" est un gloubi-boulga beaucoup plus proche de la pensée magique qu'issu d'un processus d'élaboration rationnel.
Pour ta gouverne une orbitale est une fonction d'onde mono-électronique. Cette fonction est solution de l'équation de Schrödinger et son carré est égal à la densité de probabilité de l'électron.
Donc, tu vois ce terme est très, très éloigné de ta "vision". Utilises donc un autre mot qu'orbitale et surtout précise comment on calcule cette quantité (si c'est une quantité...) aussi que ces propriétés.

densité de probabilité de présence d'un electron
mais encore faut-il démontrer que présence il y à, quand à la pensée magique, le coté irrationnel (probabilistique) est loin de la science classique rudement rationaliste.

l'on démontre assez aisément que le processus de formation des équations de la physique quantique ne repose que sur des positions imaginaire indémontré et qui plus est indémontrable, celle du mouvement d'une bille autours du noyau. (c'est vous même qui le dites, relisez vos passages)
l'on pourrais parler longuement de ce petit miracle logique que consitue le saut quantique de l'electron dans l'atome de borh, en-soi ce petit miracle suffirait a jeter au ortie tout le bébé. a mon gout il n'est qu'un signe évident que les physiciens de l'époque ont fait ce qu'ils ont pu et que malgré les lacunes lié a leur découvertes ceux-ci ont réussi a produire des méthode de calculs fonctionnants en cohérence avec leurs pariori de l'époque.

j'admets volontier le coté gloubi-boulga de mes spéculations, mais cela vaux sans doute autant que d'user a force trait de probabilité de présence pour un objet dont on n'a même pas la preuve, juste une supposition que celui-ci se comporte réellement selon un modèle planétaire dont aucun physiciens aujourd'hui n'oserait reprendre les affirmations, ormis bien sur celle né et très performantes des mathématique probabilistiques qui furent à l'époque le seul moyen de venir a bout des difficultés intrinsèques de la modélisation mathématique d'une représentation qui s'apparente aujourd'hui pour un vestige de musée plus que tout autres chose.

quant au orbitale, elles sont avant d'être des équations, un etat réel puisque démontré par des diffractions de rayon lumineux. la façon d'interpretter ce phénomène "réel" relève d'abord d'un modèle de base, puis d'une modélisation mathématique cohérente avec ce
dernier.

le modèle planétaire est faux, mais les équations elle cherchent toujours la présence de cette petite billes électronique autours du noyau. le modèle mathématique repose donc sur des fondements aujourd'hui en tout caduc. c'est à dire que ceux-ci ne sont sans doute pas le meilleurs moyen de résoudre le problème de l'état de l'atome ou plus particulièrement celle par exemple de l'angle des molécules

le deuxième quantification dixit debroglie, c'est le péché au carré, soit on a deuxième miracle dans la besace, une deuxième intervention divine dans nos équations. alors la pensée magique... hein... je me marre.

heureusement qu'avec les maths il est possible de démontrer beaucoup de chose, ou plutôt de décrire un phénomène sous de nombreux angle, ou avec des approches très différentes. ce qui me permet de penser que les équations actuelles si elles snt juste, très juste même, ne sont pas la manière la plus simple la plus scientifique, voir rationnelle de penser l'atome et son contexte électromagnétique.

et je re-admet qu'au-dela de cette critique, il n'est pas de mon niveau de produire un modèle mathématique à mes suppositions.(qui en valent donc bien d'autres va s'en dire)

[Ygo]

bonjour

Un livre à lire (et à comprendre) avant de continuer la discussion :

De l'atome au noyau, une approche historique de la physique atomique et de la physique nucléaire
Bernard Fernandez, éditions Eyrolles, 2006

Bonne lecture

[inviteb836950d]

mes suppositions.(qui en valent donc bien d'autres va s'en dire)

Oui, c'est la première chose que je pointais dans mon post : les méfaits d'un certain relativisme : tout se vaut...

J'avais commencé à répondre à ton post mais finalement le conseil de Ygo est la meilleure réponse possible.

[invite60be3959]

le modèle planétaire est faux, mais les équations elle cherchent toujours la présence de cette petite billes électronique autours du noyau. le modèle mathématique repose donc sur des fondements aujourd'hui en tout caduc. c'est à dire que ceux-ci ne sont sans doute pas le meilleurs moyen de résoudre le problème de l'état de l'atome ou plus particulièrement celle par exemple de l'angle des molécules

tu n'as manifestement pas compris la mécanique quantique appliquée à l'atome. Les physiciens , à travers "les équations" n'ont pas cherchés la présence de l'électron. L'interprétation en terme de probabilité de présence du module au carré de la fonction d'onde d'une particule, fonction solution de l'équaton de Schrödinger, s'est révélée être "la" bonne interprétation (due à Max Born), bien que Schrödinger et Einstein notamment n'ont jamais cru à cette description statistique de la présence l'électron autour d'un atome(difficile d'oublier sa vision classique des choses). (Fonction d'onde). C'est un constat et non une conviction forcée de découler des équations. C'est donc un abandon de la notion de trajectoire (position, vitesse) contrairement à ce que tu crois. Il a fallu du "courage" pour l'admettre et mettre au placard le modèle planétaire avec ses belles trajectoires circulaire ou elliptique.

le deuxième quantification dixit debroglie, c'est le péché au carré, soit on a deuxième miracle dans la besace, une deuxième intervention divine dans nos équations. alors la pensée magique... hein... je me marre.

nous aussi car quelqu'un qui n'as pas compris et qui se permet d'avoir un avis (manque d'honnêteté) sur quelque chose qui le dépasse, c'est toujours très drôle

et je re-admet qu'au-dela de cette critique, il n'est pas de mon niveau de produire un modèle mathématique

pas étonnant.

à mes suppositions.(qui en valent donc bien d'autres va s'en dire)

de l'humilité, s'il te plaît, de l'humilité !! Sinon tu n'auras jamais envie de vraiment comprendre la science. Les gens honnête ont pour habitude de parler de ce qu'ils connaissent. Donc il vaut mieux se renseigner, sinon on a souvent tendance à raconter n'importe quoi !